IMCOLOR: Pioneirismo na Manufatura Integrada para Componentes Aeroespaciais Leves e Ecológicos

Um recente projeto Clean Sky 2, o IMCOLOR, desenvolveu um novo processo de manufatura que combinou um processo de injeção multi-shot com a integração de reforços contínuos de fibra de carbono. Juntamente com o uso de um material de núcleo de sal descartável (que suporta cargas de injeção), uma peça leve e ecológica de máquina de ciclo de ar foi produzida.

Segundo os parceiros envolvidos, a sinergia formada entre a injeção e o posicionamento automatizado de fibras termoplásticas com consolidação in-situ (TP-AFPisc) impulsionará futuros projetos leves, porém com alto desempenho mecânico, com técnicas de produção automatizadas e fáceis de reproduzir. O TP-AFPisc difere dos procedimentos atuais de ponta, onde estruturas compósitas são tipicamente construídas dentro de cadeias de processo. Além disso, os parceiros observam que a arquitetura da fibra é precisamente adaptada às necessidades do usuário ao envolver inserts fabricados por TP-AFPisc, minimizando o esforço de acabamento de peças compósitas e reduzindo sucata.

Segundo o Clean Sky, vários benefícios adicionais surgem deste novo procedimento. Por exemplo, não são necessários tratamentos com íon cromo hexavalente (Cr6+) — a forma mais tóxica de cromo, com efeitos ambientais negativos — no processo de manufatura. Além disso, com a integração de materiais termoplásticos, as peças produzidas aumentarão a eficiência, diminuirão consumo de combustível e emissões, serão recicláveis e manterão auxiliares de processo ecologicamente corretos.

Alguns dos desafios enfrentados pelo projeto IMCOLOR incluíram encontrar um desenho de cavidade adequado e parâmetros de injeção para encapsular inserts de polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) no polímero de injeção. Segundo os parceiros do projeto, também foi difícil encontrar uma combinação de materiais adequada para facilitar boa ligação entre os inserts CFRP e polímeros. Os inserts CFRP também tiveram que ser fixados corretamente durante as injeções de alta pressão, para que nenhuma deformação ou desalinhamento ocorresse.

Uma descoberta inesperada foi defeitos de enrugamento fora do plano em inserts de 23 camadas (espessura de 3 milímetros) na peça modelo. Os parceiros acreditam que isso provavelmente se deveu ao folga entre o núcleo do molde e o insert. No entanto, esse efeito não ocorreu para inserts de 70 camadas (espessura de 10 milímetros) da peça demonstradora.

Os próximos passos para o gerente do tópico serão investigação adicional da nova combinação de materiais e avaliação do novo processo internamente. O consórcio também investigará o potencial de núcleos de sal para produção de compósitos e processos de fundição de metal, tanto internamente quanto em projetos de acompanhamento.

Parceiros envolvidos neste projeto incluíram Liebherr Aerospace Toulouse SAS (Haute-Garonne, França), a Technische Universitaet Muenchen (TUM, Alemanha), ThermoPlastic composites Research Center (TPRC, Enschede, Países Baixos), Apppex GmbH (Munique, Alemanha) e Fischer Advanced Composite Components (FACC, Ried im Innkreis, Áustria). A contribuição total da UE foi de €254.775.